Genų raiškos reguliacija. II dalis

https://www.ck12.org/biology/eukaryotic-gene-regulation/lesson/Eukaryotic-Gene-Regulation-BIO/

Teigiama reguliacija. Laktozės operono (aptarto praeitame įraše) reguliacija taip pat priklauso nuo terpėje esančio gliukozės kiekio, kuris kontroliuoja viduląstelinius mažų molekulių ciklinių adenino monofosfato (cAMP) kiekius. cAMP yra iš ATP kilusi molekulė, kuri tarnauja kaip ląstelinis signalas. Fermentai, metabolizuojantys gliukozę, yra konstitutyvūs (sintetinami nuolatos) ir ląstelės geriausiai auga, kai terpėje yra gliukozės – geriausio anglies šaltinio (be abejo, yra ir išimčių, kai geriausiu anglies šaltiniu yra kita medžiaga). Kai aplinkoje nebėra gliukozės, ląstelėje kaupiasi cAMP. cAMP jungiasi prie alosterinio katabolinio aktyvatoriaus baltymo (CAP) saito. Tada CAP jungiasi prie lac promotoriaus, kuris, palengvindamas RNR polimerazės prisijungimą prie promotoriaus, inicijuoja transkripciją. Taigi, kad lac operonas būtų transkribuotas, aplinkoje turi būti laktozės ir nebūti gliukozės.

Ciklinis AMP yra pavyzdys, kaip cheminis signalas skatina ląstelės atsaką į aplinkos ar maistinių medžiagų stresą (aprašytas pavyzdys – gliukozės trūkumas). Tas pats mechanizmas, kuriame dalyvauja cAMP, ląstelėms leidžia augti naudojant kitus cukrus. Gliukozės sukelta alternatyvaus anglies šaltinio metabolizmo inhibicija vadinama kataboline represija (arba gliukozės efektu). Kai aplinkoje yra gliukozės, cAMP kiekis ląstelėje yra nedidelis, taigi CAP nėra prisijungęs prie tų operonų promotorių, kurie koduoja kitų, ne gliukozės, cukrų metabolizmo genus.

Epigenetinė kontrolė. Eukariotinės ir bakterinės ląstelės geba išjungti genus metilindami tam tikrus nukleotidus. Metilinimas – metilo grupės prijungimas. Metilinti (išjungti) genai yra perduodami palikuonių ląstelėms. Skirtingai nei mutacijos, nukleotidų metilinimas nėra negrįžtamas, o genai gali būti įjungti kitose kartose. Tai yra vadinama epigenetiniu paveldimumu (epigenetinis – „ant genų). Epigenetika gali paaiškinti, kodėl bakterijos elgiasi skirtingai bioplėvelėse ir kai jos būna laisvos.

Post-transkripcinė kontrolė

Kai kurie reguliaciniai mechanizmai baltymų sintezę stabdo po to, kai įvyksta transkripcija. Viengrandės apie 22 nukleotidų ilgio RNR molekulės, vadinamos mikroRNR (miRNR), inhibuoja baltymų gamybą eukariotinėse ląstelėse. Žmogaus atveju, vystymosi metu pagamintos miRNR įgalina skirtingas ląsteles gaminti skirtingus baltymus. Pavyzdžiui, širdies ląstelės ir odos ląstelės turi tuos pačius genus, bet kiekvieno organo ląstelės gamina skirtingus baltymus dėl vystymosi metu gamintų miRNR. Panašiai trumposios RNR molekulės bakterijose leidžia joms susidoroti su aplinkos keliamais stresais, pavyzdžiui, žema temperatūra ar oksidacijos sukelta žala. miRNR poruojasi su komplementariomis iRNR bazėmis ir taip susidaro dvigrandė RNR molekulė. Šią dvigrandę RNR suskaldo fermentai (ląstelės dvigrandę RNR atpažįsta kaip nenatūralią, svetimą, kurią reikia sunaikinti), taigi iRNR molekulėje užkoduotas baltymas nėra gaminamas.

Sekit ir dalinkitės. Iki kito susitikimo :)

Informacijos šaltiniai:

• Gerard J. Tortora, Berdell R. Funke, Christine L. Case. “Microbiology. An Introduction”. 11th edition. p.221-223